高效无卤阻燃PC/ABS合金的制备

摘要

为得到一种无卤阻燃电子电器用PC/ABS合金，本文通过熔融共混改性，在得到PC/ABS合金的最优基础配方后，分别选用了无机阻燃剂氢氧化镁(MDH)和硼酸锌(ZB)，有机磷酸酯阻燃剂TPP和PX-200，有机硅酮粉LS100和JJ-301，和几种复配阻燃剂，对合金进行了无卤阻燃改性研究。通过研究PC/ABS合金的燃烧性能、烟密度、力学性能、热性能、残炭电镜等，得到了几种理论上可以应用于电子电器外壳的无卤阻燃PC/ABS合金，结论如下:
　　(1)考察了ABS含量对PC性能的影响，当PC为80份，ABS为20份时，PC/ABS合金的综合性能较好，260℃时，熔融指数达到5.5g/10min，断裂伸长率达到最大值105％，缺口冲击强度最大，为46.8kJ·m-2。
　　(2) MBS和SMA对PC/ABS合金均具有增容作用，SMA增容体系中ABS相在PC相中的分散尺寸小于MBS增容体系，分散均匀度高，Tg1和Tg2之差最小;SMA增容体系的物理机械性能均优于MBS增容体系;SMA的增容效果更加明显。
　　(3)无机阻燃剂MDH和ZB在添加份数少于50份的情况下，对PC/ABS几乎没有阻燃作用，ZB有利于降低合金的烟密度;有机磷酸酯TPP和PX-200分别为20份时，合金的氧指数分别为29％和28.8％，UL94燃烧等级由无等级上升到Ⅴ-0等级，PX-200阻燃体系的拉伸性能和热稳定性优于TPP阻燃体系;有机硅酮粉LS100和JJ-301可以提高PC/ABS的氧指数，降低烟密度等级，LS100对PC/ABS阻燃作用优于JJ-301。
　　(4)磷酸酯TPP和PX-200复配使用时，对合金的阻燃效率比单独使用时高，在TPP为12份，PX-200为6份时，氧指数达到30％，UL94达到Ⅴ-0级，拉伸强度和简支梁缺口冲击强度均比单独使用TPP和PX-200时大，合金的热稳定性增加。
　　(5) ZB分别与有机磷酸酯TPP和PX-200复配时，都能有效提高氧指数和UL94等级，降低烟密度等级，PX-200/ZB阻燃合金体系热稳定性比TPP/ZB阻燃合金体系高，炭层致密性好。
　　(6) LS100和海泡石SEP与PX-200都有协同阻燃效应，当PX-200+LS100=15+8份和PX-200+SEP=12+6份时，氧指数分别为30.1％和29％，UL94达到Ⅴ-0级，SDR分别为68.2％和71％，热失重残余物由14.3％分别增加至21％和21.9％。
　　(7)对比分析了自制阻燃PC/ABS合金与拜耳FR3010的各项性能，在阻燃性均达标的基础上， PC/ABS/4SMA/20PX-200、PC/ABS/4SMA/12TPP/6PX-200和PC/ABS/4SMA/15PX-200/8LS100的力学性能和热稳定性接近或优于拜耳FR3010，初步分析认为，可以作为拜耳FR3010PC/ABS的一种替代品应用于电子电器领域。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 PC结构与性能特点

1．1．2 PC的阻燃改性研究

1．1．3 ABS结构与性能特点

1．1．4 ABS的阻燃改性研究

1．2 PC／ABS合金概述

1．2．1 PC／ABS结构与性能特点

1．2．2 PC／ABS合金发展现状

1．3 PC／ABS改性研究

1．3．1 PC／ABS合金相容改性

1．3．2 PC／ABS合金增韧改性

1．3．3 PC／ABS合金阻燃改性

1．3．4 卤系阻燃剂

1．3．5 金属氧化物或氢氧化物阻燃剂

1．3．6 磷系阻燃剂

1．3．7 硅系阻燃剂

1．3．8 硼系阻燃剂

1．3．9 其它类型阻燃剂

1．4 本文研究的目的和意义

1．5 本文主要研究内容及创新点

第二章 实验部分

2．1 实验原料

2．2 实验设备及仪器

2．3 PC／ABS合金共混材料的制备

2．3．1 PC／ABS合金材料的制备

2．3．2 增容PC／ABS合金共混材料的制备

2．3．3 阻燃PC／ABS合金共混材料的制备

2．4 PC／ABS合金材料的性能测试

2．4．1 UL94燃烧等级试验

2．4．2 极限氧指数(LOI)测试

2．4．3 烟密度等级(SDR)测试

2．4．4 力学性能测试

2．4．5 扫描电镜(SEM)观察

2．4．6 热失重分析(TGA)测试

2．4．7 差示量热扫描(DSC)测试

2．4．8 热变形温度(HDT)测试

2．4．9 动态热机械分析测试(DMA)

第三章 PC／ABS合金及其增容改性研究

3．1 ABS含量对PC／ABS合金性能的影响

3．1．1 ABS含量对合金熔融指数的影响

3．1．2 ABS含量对合金拉伸性能的影响

3．1．3 ABS含量对合金弯曲性能的影响

3．1．4 ABS含量对合金缺口冲击性能的影响

3．1．5 小结

3．2 增容剂对PC／ABS合金性能的影响

3．2．1 MBS对PC／ABS合金各项性能的影响

3．2．2 增容剂SMA对PC／ABS合金各项性能的影响

3．3 两种增容剂对PC／ABS合金各项性能的影响对比

3．3．1 力学性能对比

3．3．2 合金Tg1和Tg2对比

3．3．3 合金相态结构对比

3．3．4 小结

第四章 单组份阻燃剂对PC／ABS合金的阻燃作用研究

4．1 无机阻燃剂氢氧化镁-MDH对PC／ABS合金性能的影响

4．1．1 燃烧性能分析

4．1．2 力学性能分析

4．1．3 热失重性能分析

4．2 无机阻燃剂硼酸锌-ZB对PC／ABS合金性能的影响

4．2．1 燃烧性能分析

4．2．2 烟密度等级分析

4．2．3 力学性能分析

4．2．4 热失重性能分析

4．2．5 残炭形貌分析

4．3 有机磷系阻燃剂对PC／ABS合金性能的影响

4．3．1 TPP和PX-200对合金燃烧性能的影响对比

4．3．2 烟密度等级SDR对比分析

4．3．3 力学性能对比分析

4．3．4 热失重分析对比

4．3．5 残炭形貌分析

4．4 有机硅系阻燃剂对PC／ABS合金性能的影响对比

4．4．1 燃烧性能对比

4．4．2 烟密度等级对比

4．4．3 力学性能

4．4．4 热失重性能对比分析

4．4．5 残炭形貌对比分析

4．5 本章小结

第五章 复配阻燃体系对PC／ABS合金的阻燃作用研究

5．1 TPP复配PX-200阻燃体系对PC／ABS合金性能的影响

5．1．1 燃烧性能分析

5．1．2 烟密度分析

5．1．3 力学性能分析

5．1．4 热失重性能分析

5．2 硼酸锌复配磷酸酯阻燃体系对PC／ABS合金性能的影响

5．2．1 燃烧性能分析

5．2．2 烟密度等级分析

5．2．3 力学性能分析

5．2．4 热失重性能分析

5．2．5 残炭形貌分析

5．3 LS100复配PX-200阻燃体系对PC／ABS合金性能的影响

5．3．1 燃烧性能分析

5．3．2 烟密度等级分析

5．3．3 力学性能分析

5．3．4 热失重性能分析

5．4 海泡石复配PX-200阻燃体系对PC／ABS合金性能的影响

5．4．1 燃烧性能分析

5．4．2 烟密度等级分析

5．4．3 力学性能分析

5．4．4 热失重分析

5．4．5 残炭形貌分析

5．5 本章小结

第六章 自制阻燃PC／ABS合金与进口合金性能对比

6．1 最优阻燃合金体系性能筛选

6．2 与进口阻燃PC／ABS合金性能对比

第七章 结论

参考文献

致谢

研究成果及已发表的学术论文

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